SU1663536A1 - Device fro automated ultrasonic testing of welded seam - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано при дефектоскопии качества стыковых сварных швов с валиком усилени , например трубопроводов, котельных барабанов. Цель изобретени  - повышение качества контрол . Дл  этого посто нно след т за положением продольной оси шва и продольной оси датчика слежени  за швом. Датчик слежени  выполнен в виде поперечного корректирующего привода, включающего систему из трех двуплечих рычагов, попарно симметрично размещенных по обе стороны колесной тележки, подпружиненной относительно исполнительного механизма сканировани . Плечи средних рычагов через т ги соединены с одними плечами крайних рычагов, на других плечах которых установлены соответственно ролики, клиновые элементы и сдвигающий узел в виде Г-образных толкателей, установленных на ос х вращени  роликов и размещенных с возможностью перемещени  в пазах клиновых элементов, а фазочувствительный элемент (потенциометр с движком и клеммами) установлен на клиновых элементах и электрически соединен с блоком управлени  двигател  исполнительного механизма. 2 ил.The invention relates to non-destructive testing by an ultrasonic method and can be used in the flaw detection of the quality of butt welds with a reinforcement roller, for example, pipelines, boiler drums. The purpose of the invention is to improve the quality of control. For this purpose, the position of the longitudinal axis of the seam and the longitudinal axis of the seam tracking sensor is constantly monitored. The tracking sensor is made in the form of a transverse correction drive, comprising a system of three double-arm levers, arranged in pairs symmetrically on both sides of the wheel carriage, spring-loaded relative to the scanning actuator. The shoulders of the middle levers are connected through ti to the same arms of the extreme levers, on the other arms of which rollers, wedge elements and a shear assembly are installed in the form of L-shaped pushers mounted on the axes of rotation of the rollers and placed with the possibility of movement in grooves of the wedge elements a phase-sensitive element (a potentiometer with a slider and terminals) is mounted on the wedge elements and electrically connected to the engine control unit of the actuator. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано при дефектоскопии качества стыковых сварных швов с валиком усилени , например, трубопроводов.The invention relates to non-destructive testing by an ultrasonic method and can be used in the flaw detection of the quality of butt welds with a reinforcement roller, for example, pipelines.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества контрол  за счет посто нного слежени  за положением продольной оси шва и продольной оси датчика сложени  за швом.The aim of the invention is to improve the quality of control due to the constant monitoring of the position of the longitudinal axis of the seam and the longitudinal axis of the folding sensor behind the seam.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид: на фиг.2 - то же, вид сзади.Figure 1 presents the device, a General view: figure 2 is the same, rear view.

Устройство дл  автоматизированного ультразвукового контрол  сварного шва содержит транспортную тележку (не показана ), механизм 1 сканировани  с узлом автоматического слежени , на котором закреплены ультразвуковые преобразователи 2 и 3.The device for automated ultrasonic control of the weld contains a transport carriage (not shown), a scanning mechanism 1 with an automatic tracking unit on which ultrasonic transducers 2 and 3 are mounted.

Узел автоматического слежени  соединен с механизмом 1 сканировани  через приводной исполнительный механизм, выполненный в виде петлевого шарнира 4 с пружиной 5 и т ги 6, соединенной с ходовой гайкой 7, установленной с возможностью перемещени  по ходовому винту 8, закрепленному на механизме 1 сканировани . Ходовой винт 8 соединен с реверсивным электродвигателем 9 который электрически соединен с блоком 10 управлени  электродвигателем 9The automatic tracking unit is connected to the scanning mechanism 1 through a driving actuator made in the form of a loop hinge 4 with a spring 5 and a string 6 connected to a running nut 7 mounted for movement along a running screw 8 attached to the scanning mechanism 1. The lead screw 8 is connected to a reversing motor 9 which is electrically connected to the control unit 10 of the motor 9

В узле автоматического слежени  между ультразвуковыми преобразовател ми 2 и 3 установлен датчик слежени  за швомIn the automatic tracking unit between ultrasonic transducers 2 and 3, a seam tracking sensor is installed.

ыs

ел ыeat s

Датчик слежени  выполнен в виде поперечного корректирующего привода, включа- ющего в себ  установленные по обе стороны корпуса 11 колесной тележки 12 по три двуплечих рычага 13, 14, 15, соединен- ных между собой шарнирами с т гами 16, 17, а на каждом свободном плече двуплечего рычага 13 установлено по ролику 18, и сдвигающего узла в виде закрепленного на ос х 19 клинового элемента 20 (21), установ- ленного на каждом свободном плече двуплечего рычага 14, и Г-образного толкател  22, каждый из которых размещен на соответствующей оси 23 ролика 18, а каждый двуплечий рычаг 13 выполнен из пружинно- го (упругого) материала. Двуплечий рычаг 13 подпружинен относительно колесной тележки 12 пружиной 24. Двуплечие рычаги 13, 14, 15 установлены на ос х 25, 26, 27.The tracking sensor is made in the form of a transverse correction drive, which includes three two-arm arms 13, 14, 15 mounted on both sides of the body 11 of the wheeled trolley 12, connected to each other by hinges with drafts 16, 17 the shoulder of the two shoulders lever 13 is installed along the roller 18, and the shifting assembly in the form of a wedge element 20 (21) fixed on the axes 19, mounted on each free arm of the double shoulder lever 14, and an L-shaped pusher 22, each of which is placed on the corresponding axis 23 roller 18, and each two shoulders The lever 13 is made of a spring (elastic) material. The double-shouldered lever 13 is spring-loaded relative to the wheeled cart 12 by the spring 24. The double-armed levers 13, 14, 15 are mounted on axles 25, 26, 27.

На торцовой поверхности одного кли- нового элемента 20 установлен движок 28 фазочувствительного элемента, а на другом клиновом элементе 21 - клеммы 29, 30 фазочувствительного элемента. Движок 28 и клеммы 29 и 30 последнего электрически соединены с блоком 10 управлени . Блок 10 управлени  выполнен в виде мостовой схемы , например, выпр мител , в два плеча которого включены движок 28 и клеммы 29, 30 фазочувствительного элемента. Выход блока 10 управлени  электрически соединен с электрическим двигателем 9 исполнительного механизма. Электродвигатель 9 осью 31 соединен с ходовым винтом 8, установленным на стойках 32, 33, закреп- ленных на механизме 1 сканировани . На этих же стойках установлена направл юща  34 с размещенной на ней с возможностью перемещени  т гой 6 исполнительного механизма .On the end surface of one wedge element 20, the slider 28 of the phase-sensitive element is mounted, and on the other wedge element 21 - terminals 29, 30 of the phase-sensitive element. The slider 28 and the terminals 29 and 30 of the latter are electrically connected to the control unit 10. The control unit 10 is made in the form of a bridge circuit, for example, a rectifier, the two arms of which include the slider 28 and the terminals 29, 30 of the phase-sensitive element. The output of the control unit 10 is electrically connected to the electric motor 9 of the actuator. The motor 9 is connected by an axis 31 to a lead screw 8 mounted on racks 32, 33 fixed on the scanning mechanism 1. A guide 34 is installed on these pillars with a 6-way actuator placed on it with the ability to move.

Узел автоматического слежени  содержит колесную тележку 12 с колесами 35, 36 на ос х 37, 38, закрепленных на корпусе 11 с ультразвуковыми преобразовател ми 2 и 3 на кронштейнах 39, 40. Дл  уравновеши- вани  каждого из клиновых элементов 20 и 21 на двуплечих рычагах 13, 14, 15 установлен груз 41.На наружной боковой поверхности каждого клинового элемента 20 и 21 выполнен паз 42, в котором размещен с возможностью перемещени  Г-образный толкатель 22. установленный на оси 23 каждого ролика 18. В нижней части каждого клинового элемента 20 и 21 выполнен скос 43, по высоте равный 0,2-0,5 высоты валик 14 усилени  сварного шва 45 контролируемого издели  46. При этом двуплечие рычаги 13,14,15, на которых закреплены ролики 18, выполнены из пружин щего материала, например, пружинной ленты и совместно сThe automatic tracking unit contains a wheeled cart 12 with wheels 35, 36 on axles 37, 38 mounted on housing 11 with ultrasonic transducers 2 and 3 on brackets 39, 40. To balance each of the wedge elements 20 and 21 on two shoulders 13, 14, 15, a weight 41 is installed. A groove 42 is formed on the outer side surface of each wedge element 20 and 21, in which the L-shaped pusher 22 is mounted so that it is mounted on the axis 23 of each roller 18. At the bottom of each wedge element 20 and 21 is made bevel 43, in height ra a clear 0.2-0.5 height roller 14 for reinforcing the weld 45 of the inspected product 46. In this case, the two shoulders levers 13, 14, 15, on which the rollers 18 are fixed, are made of a spring material, for example, a spring tape, and together with

клиновыми элементами 20 и 21 и Г-образны- ми толкател ми 22 обеспечивают сдвиг поперечного корректирующего привода.with wedge elements 20 and 21, and L-shaped push rods 22 provide a shift of the lateral corrective actuator.

На т ге 6 пружина 5 закреплена с помощью винта 47.On spring 6, spring 5 is fastened with the help of screw 47.

Ультразвуковые преобразователи 2 и 3 соединены с магистралью контактной жидкости (не показана), а их пьезоэлементы 48 соединены с дефектоскопической аппаратурой (не показана),Ultrasonic transducers 2 and 3 are connected to the main line of contact fluid (not shown), and their piezoelectric elements 48 are connected to flaw detection equipment (not shown),

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

На транспортную тележку устанавливают подлежащее контролю изделие 46, после чего в зону механизма 1 сканировани  подвод т контролируемый сварной шов 45 так, чтобы ультразвуковые преобразователи 2 и 3, закрепленные кронштейнами 39 и 40 на колесной тележке 12, устанавливались симметрично по обе стороны валика 44 усилени  контролируемого шва 45. Одновременно с этим по линии сопр жени  валик усилени  - основной металл издели  46 устанавливаютс  ролики 18 датчика слежени  за положением сварного шва 45. После такой подготовительной работы начинаетс  перемещение контролируемого шва относительно механизма 1 сканировани  устройства , например, с помощью транспортной тележки. Это приводит к вращению колес 35, 36 колесной тележки 12, так как они контактируют (опираютс ) с помощью пружины 5 на поверхность издели  46. Эти колеса начинают вращатьс  в своих ос х 37 и 38, закрепленных на корпусе 11 колесной тележки Дл  обеспечени  акустического контакта в зазор (не показан) между рабочей поверхностью каждого преобразовател  2 и 3 и поверхностью издели  46 поступает контактна  жидкость, а дл  обнаружени  дефектов каждый из пьезоэле- ментов 48 преобразователей 2 и 3 соединен с дефектоскопической аппаратурой.The product 46 to be inspected is placed on the transport carriage, after which the controlled weld seam 45 is brought into the scanning mechanism 1 area so that the ultrasonic transducers 2 and 3, fixed with brackets 39 and 40 on the wheel carriage 12, are installed symmetrically on both sides of the controlled reinforcement roller 44 seam 45. At the same time, along the intersection line of the reinforcement roller — the base metal of product 46 is installed rollers 18 of the sensor for tracking the position of the weld 45. After this preparatory work, eremeschenie controlled weld actuator 1 relative scanning device, e.g., via the transport carriage. This leads to the rotation of the wheels 35, 36 of the wheeled cart 12, as they contact (rest) with the help of a spring 5 on the surface of the product 46. These wheels begin to rotate in their axes 37 and 38 fixed to the housing 11 of the wheeled cart. contact fluid flows into the gap (not shown) between the working surface of each transducer 2 and 3 and the surface of the product 46, and to detect defects, each of the piezoelectric elements 48 of the transducers 2 and 3 is connected to the defectoscopic apparatus.

Как известно, лини  сопр жени  валик усилени  - основной металл имеет извилистую форму при неизменном положении продольной оси контролируемого сварного шва 45. В этом случае возможен наезд на валик 44 усилени  ролика 18 или второго ролика 18, или обоих роликов 18 (при 8-об- разном искривлении упом нутых линий сопр жени ). Как только на валик 44 усилени  въезжает ролик 18, установленный на двуплечем рычаге 13 с помощью оси 23, рычаг 13 через т ги 16 и 17 двуплечий рычаг 15 устанавливаетс  на оси 25As is known, the reinforcement splicing line — the base metal has a tortuous shape with the constant position of the longitudinal axis of the weld being inspected 45. In this case, it is possible that the roller 18 or the second roller 18, or both rollers 18 (at 8 different curvature of said conjugation lines). As soon as the roller 18 mounted on the double-shouldered lever 13 enters the reinforcement roller 44 with the help of axis 23, the lever 13 through the legs 16 and 17 of the double-shouldered lever 15 is mounted on axis 25

Двуплечий рычаг 13 начинает поворачиватьс  на оси 26 и через т  и 16 17, двуплечий рычаг 15 на оси 25 поворачивает двуплечий рычаг 14 так что к миновой элемент , например, 20 начинает перемещатьс  к поверхности валика 44 усилени  сварного шва 45. При этом по его скосу 43 в пазу 42 начинает перемещатьс  Г-образный толкатель 22, закрепленный на оси 23 ролика 18, одновременно с этим Г-образный толкатель начинает сталкивать ролик 18 с валика 44 усилени  на поверхность основного металла за счет упругих свойств, изгибатьс  в вертикальной плоскости плеча с роликом 18 двуплечего рычага 13, а установить ролик 18 на поверхность издели  помогает пружина 24 и уравновешивающий клиновой элемент 20 груз 41. Таким же образом работает поперечный корректирующий привод при наезде на валик усилени  второго ролика 18. При 8-образной кривизне линий сопр жени  валик усилени  - основной металл на валик усилени  въезжают оба ролика 18 и так же, как и в предыдущих случа х, начинает работать поперечный корректирующий привод, так как продольна  ось шва не изменила своего направлени . В описанных случа х поиск дефектов не прекращаетс , и механизм сканировани  или изделие 46 не прекращают своего относительного перемещени .The double-shouldered lever 13 begins to rotate on axis 26 and through t and 16 17, the double-shouldered lever 15 on axis 25 rotates the double-shouldered lever 14 so that, for example, 20, the mine element begins to move toward the surface of the weld reinforcement roller 44. At the same time, 43, the groove 42 begins to move the L-shaped pusher 22 fixed on the axis 23 of the roller 18, at the same time the L-shaped pusher begins to push the roller 18 from the reinforcement roller 44 onto the surface of the base metal due to the elastic properties, to bend in the vertical plane of the shoulder with the roller 18 two shoulders of the lever 13, and the spring 24 and the balancing wedge element 20 weight 41 help to install the roller 18 on the surface of the product. The transverse corrective drive also works in the same way when it hits the reinforcement roller of the second roller 18. With the 8-shaped curvature of the conjugation lines, the reinforcement roller is the main both rollers 18 enter the metal on the reinforcement roller and, just as in the previous cases, the transverse correction drive starts to work, since the longitudinal axis of the seam has not changed its direction. In the cases described, the search for defects does not stop, and the scanning engine or article 46 does not stop its relative movement.

Если же продольна  ось контролируемого шва 45 измен ет свое положение, искривл етс , например, влево (фиг.2), в этом случае левый ролик 18 начинает накатыватьс  на валик 44 усилени  шва 45. Когда ролик 18 находитс  на склоне валика усилени  на высоте 0,2-0,5 от максимальной высоты валика усилени , продолжает работать поперечный корректирующий привод, т.е. Г-образный толкатель 22, скольз  по скосу 43 паза 42, опускающегос  к поверхности валика усилени  клинового элемента 20, пытаетс  опустить подн тый ролик 18 на поверхность издели , но ему это сделать не удаетс , так как продольна  ось сварного шва продолжает отклон тьс  влево. 8 этом случае ролик продолжает накатыватьс  на валик усилени , и уже Г-образный толкатель 22 скользит по вертикальной части паза 42, одновременно с этим клиновой элемент 20 продолжает опускатьс  все ниже. Наход щийс  на его торцовой поверхности движок 28 начинает перемещатьс  по потенциометру .между клеммами 29 и 30, привод  тем самым к разбалансу моста блока 10 управлени , в результате на выходе блока 10 управлени  по вл етс  управл ющий сигнал определенной пол рности, который обеспечивает вращение вала (оси) 31 электродвигател  в определенную сторону, т.е. вал 31 передает свое вращение ходовому винту 8, который, враща сь, перемещает ходовую гайку 7 влево по направл ющей 34, установленной , как и ходовой винт, на стойках 32 и; 33 механизма 1 сканировани . Ходова  гайка 7, перемеща сь, начинает перемещать влево узел автоматического слежени , т.е. 5 колеса 35 и 36 колесной гележки 12 будут продолжать вращение со скольжением влево . Это будет происходить до тех пор, пока ролик 18 не съедет с валика усилени  и не начнет опиратьс  на поверхность основногоIf the longitudinal axis of the controlled seam 45 changes its position, it is bent, for example, to the left (Fig. 2), in this case the left roller 18 starts rolling on the reinforcement roller 44 of the seam 45. When the roller 18 is on the slope of the reinforcement roller at a height of 0 , 2-0.5 of the maximum height of the reinforcement roller, the transverse correction drive continues to operate, i.e. The L-shaped plunger 22, slid along the bevel 43 of the groove 42, descending to the surface of the reinforcement roller of the wedge element 20, attempts to lower the raised roller 18 onto the surface of the product, but it cannot be done because the longitudinal axis of the weld continues to deflect to the left. In this case, the roller continues to roll onto the reinforcement roller, and already the L-shaped pusher 22 slides along the vertical part of the groove 42, at the same time the wedge element 20 continues to descend lower and lower. The slider 28 located on its face surface begins to move along the potentiometer between terminals 29 and 30, thereby leading to imbalance of the bridge of the control unit 10, as a result of which a control signal of a certain polarity appears at the output of the control unit 10, which provides the shaft rotation (axes) 31 electric motors in a certain direction, i.e. the shaft 31 transmits its rotation to the drive screw 8, which, rotating, moves the drive nut 7 to the left along the guide 34, installed, like the drive screw, on the uprights 32 and; 33 scan mechanism 1. Traveling nut 7, moving, begins to move the automatic tracking unit to the left, i.e. 5, the wheels 35 and 36 of the wheel wagon 12 will continue to rotate with a slide to the left. This will occur until roller 18 moves away from the reinforcement roller and begins to rest on the surface of the main body.

0 металла издели  46. В этом случае с помощью двуплечих рычагов 13, 14, 15 клиновой элемент 20 на своей оси 19 не занимает исходное положение, т.е. устанавливаетс  так,же, как клиновой элемент 21. В этом0 metal products 46. In this case, using the two shoulders 13, 14, 15, the wedge element 20 on its axis 19 does not occupy the initial position, i.e. is set the same as the wedge element 21. In this

5 случае движок 28 занимает на потенциометре между клеммами 29 и 30 среднее положение, т.е. уравновешиваетс  фазо- чувствительный мост блока 10 управлени , так как движок 28 и потенциометр с клем0 мами 29 и 30  вл ютс  его фазочувстви- тельным элементом. Подобным образом происходит отслеживание продольной оси шва при ее искривлении вправо. В этом случае датчиком слежени  становитс  вто5 рой ролик 18 со стороны колеса 36.5 case, the slider 28 occupies a middle position on the potentiometer between terminals 29 and 30, i.e. The phase-sensitive bridge of the control unit 10 is balanced, as the slider 28 and the potentiometer with terminals 29 and 30 are its phase-sensitive element. Similarly, the longitudinal axis of the seam is tracked when it is curved to the right. In this case, the second roller 18 on the side of the wheel 36 becomes the tracking sensor.

В процессе перемещени  ходовой гайкой 7 узла автоматического слежени  с noL мощью т ги 6, соединенной петлевым шарниром 4 с колесной тележкой 12, пере0 мещаютс  в околошовнсй зоне поперек продольной оси шва 45 ультразвуковые преобразователи 2 и 3. закрепленные на колесной тележке 12 с-помощью кронштейнов 39 и 40.In the process of moving the travel nut 7 of the automatic tracking unit with a noL power of 6, connected by a hinge 4 to a wheeled cart 12, are displaced in the near zone transverse to the longitudinal axis of the seam 45 ultrasonic transducers 2 and 3. mounted on the wheeled cart 12 with-using brackets 39 and 40.

5 Такое выполнение устройства позвол ет проводить высококачественный контроль сварных швов изделий с определенней кривизной линии сопр жени  валик усилени  - основной металл и продольной оси контро0 лируемого шва.5 Such an embodiment of the device allows high-quality inspection of the welds of products with a certain curvature of the mating line of the reinforcement roller — the base metal and the longitudinal axis of the controlled seam.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  автоматизированного ультразвукового контрол  сварного шва, содержащее механизм сканировани , уль5 тразвуковые преобразователи, св занный с ними узел автоматического слежени  за сварным швом, включающий в себ  датчик слежени , приводной исполнительный механизм с двигателем, выполненный в видеApparatus of the Invention A device for automated ultrasonic monitoring of a weld, comprising a scanning mechanism, ultrasonic transducers, an associated automatic tracking of the weld joint, including a tracking sensor, a driving actuator with an engine, made in the form of 0 ходового винта с гайкой, фазочувствительный элемент и блок управлени  двигателем исполнительного механизма, отличающе-.   тем, что , с целью повышени  качества контрол , датчик слежени  выполнен в виде0 lead screw with nut, phase sensitive element and engine control unit of the actuator, characterized by. By the fact that, in order to improve the quality of control, the tracking sensor is designed as 5 поперечного корректирующего привода, включающего систему их трех двуплечих рычагов , попарно симметрично размещенных по обе стороны колесной тележки, подпружиненной относительно исполнительного механизма сканировани , плечи средних5 transverse corrective actuator, including a system of three double-arm levers, symmetrically placed in pairs on both sides of the wheel carriage, spring-loaded relative to the scanning actuator, shoulders medium рычагов через т ги соединены с одними плечами крайних рычагов, на других плечах которых установлены соответственно ролики и клиновые элементы, св занные с роликами крайние рычаги подпружинены относительно колесной тележки, и сдвигающий узел в виде Г-образных толкателей, установленных на ос х вращени  роликов и размещенных с возможностью перемещени  в пазах клиновых элементов, а фазочувстви- тельный элемент установлен на клиновых элементах и электрически соединен с блоком управлени  двигател  исполнительного механизма.the levers are connected through glands with one arms of the extreme arms, on the other arms of which rollers and wedge elements are installed, the extreme arms are spring-loaded with the rollers relative to the wheel carriage, and the shift assembly in the form of L-shaped pushers mounted on the axles of rotation of the rollers and the wedge elements placed with the possibility of movement in the grooves, and the phase-sensitive element is mounted on the wedge elements and electrically connected to the engine control unit of the actuator. АBUT 13 & П& IS 313 & P & IS 3 Фиг.11   пP & гЗ 18 46& gz 18 46 1212 JJJj ,9,9 . A  . A ЛЯ# X S 4BLA # X S 4B